Τμήμα Φυσικής

18004  Ηλεκτρομαγνητισμός     

Ιστοσελίδα μαθήματος: https://eclass.uoa.gr/courses/PHYS176/

Περιεχόμενο μαθήματος

• Ηλεκτροστατική-μαγνητοστατική επιλεγμένα θέματα: Εξισώσεις Laplace Poisson, μοναδικότητα των λύσεων (συνθήκες Dirichlet, Neumann). Συναρτήσεις Green μέθοδοι εύρεσης των συναρτήσεων Green,  προβλήματα συνοριακών τιμών. Σύμμορφοι μετασχηματισμοί.
• Εισαγωγή στη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών στο πεδίο του χρόνου (FDTD).
• Εξισώσεις Maxwell: Συναλλοίωτο σε μετασχηματισμούς Lorentz, ομοτιμία, αντιστροφή χρόνου. Συμμετρία δυϊσμού, μαγνητικό μονόπολο, κβάντωση του ηλεκτρικού φορτίου. Μετασχηματισμοί βαθμίδας. Κυματικές εξισώσεις, επίπεδα κύματα, πόλωση. Ανάκλαση, διάθλαση σε επίπεδο σύνορο. Μεταλλικοί κυματοδηγοί.
• Στοιχεία θεωρίας διηλεκτρικών κυματοδηγών.
• Ειδική θεωρία της σχετικότητας και ηλεκτρομαγνητισμός: Λαγκρανζιανή περιγραφή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και κίνησης φορτισμένων σωματιδίων σε εξωτερικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Συμμετρίες, νόμοι διατήρησης, τανυστής ενέργειας ορμής, ελικότητα  του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Κίνηση σημειακού φορτίου σε ομογενές ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο. Αναλλοίωτες συναρτήσεις Green.
• Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο κινουμένων φορτίων και εντοπισμένων πηγών: Δυναμικά Lienard-Wierchert. Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και ακτινοβολία κινουμένου φορτίου. Συνολικά ακτινοβολούμενη ενέργεια, σχέση Larmor. Γωνιακή κατανομή και κατανομή ως προς την συχνότητα της ακτινοβολούμενης ενέργειας. Ακτινοβολία synchrotron, ακτινοβολία Cerenkov. Σκέδαση Thomson, ακτινοβολία πέδης.  Ακτινοβολία  εντοπισμένων πηγών. Ακτινοβολία διπόλου, πλειονόπολα. Απλές κεραίες.
• Στοιχεία πλάσματος και μοντέλα ισοδύναμων υλικών: Βασικά χαρακτηριστικά, ταλαντώσεις πλάσματος. Πλάσμα σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Κύματα Alfven.  Μοντέλα Drude και Lorentz, διασπορά σε μέσα Drude και Lorentz, ταχύτητα φάσης και ομάδας σε μέσα Drude και Lorentz, σχέσεις Kramers-Kronig.
• Μαγνητικά, διηλεκτρικά, και αρνητικού δείκτη διάθλασης μεταϋλικά: Ισοδύναμη διηλεκτρική σταθερά (ε), μαγνητική σταθερά (μ), και δείκτη διάθλασης (n), πρόσημο (του πραγματικού μέρους του) δείκτη διάθλασης όταν Re{ε} < 0 και Re{μ} < 0, μιγαδικός δείκτης διάθλασης, τεχνητά υλικά με Re{ε} < 0 ή Re{μ} < 0, «μαγνητικό» πλάσμα, μεταϋλικά αρνητικού δείκτη διάθλασης, στοιχεία νανοπλασμονικής, όριο περίθλασης, κοντινό πεδίο, «τέλεια» εστίαση φωτός σε μεταϋλικά αρνητικού δείκτη διάθλασης.
• Νανοπλασμονικά και νανοφωτονικά κυκλώματα.
• «Γρήγορο» και «αργό» φως.
• Βασική θεωρία λέιζερ.
• Μέθοδος των συζευγμένων ρυθμών στο πεδίο του χρόνου.